如何建立『三維水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型』和『地下水流數(shù)值模擬模型』

一、基礎(chǔ)圖件和資料

用于劃分水文地質(zhì)單元，確定模型的邊界和范圍，并作為模型的工作底圖（注意底圖的比例尺和坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換和統(tǒng)一）。

1.    地形地貌圖；

2.    第四紀(jì)地質(zhì)圖；

3.    水文地質(zhì)圖；

4.    地下水等水位線及埋深圖；

5.    研究區(qū)遙感影像數(shù)據(jù)；

6.    地表數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)（DEM）；

7.    前人有關(guān)區(qū)域地下水、地表水方面的調(diào)查、勘察、研究報(bào)告及成果。

二、模型結(jié)構(gòu)

為建立研究區(qū)水文地質(zhì)模型和地下水流模擬模型，首先要對(duì)研究區(qū)的地質(zhì)和 水文地質(zhì)條件加以概化，建立水文地質(zhì)概念模型（含水層和隔水層（弱透水層）的空間分布），進(jìn)而建立數(shù)值模型。

1.  盡可能多的水文地質(zhì)剖面圖（要有剖面線的位置）；

2.  盡可能多的地質(zhì)、水文地質(zhì)鉆孔資料，深孔資料尤為重要，要有鉆孔的 名稱、地理位置（坐標(biāo)）、孔口標(biāo)高、終孔深度、分層信息和巖性描述；

3.  模型范圍：最好以完整的水文地質(zhì)單元（地下水系統(tǒng)）作為模擬區(qū)。如 邊界太遠(yuǎn)，可考慮模擬區(qū)范圍盡量大些，或采用模型嵌套技術(shù)。

三、模型參數(shù)

1.  潛水、承壓水含水層和弱透水層水平、垂向滲透系數(shù)（K）分區(qū)圖和值（根據(jù)巖性和抽水試驗(yàn)分區(qū)）；

2.  潛水含水層給水度（?）分區(qū)圖和值；

3.  承壓水含水層儲(chǔ)水率（Ss）分區(qū)圖和值；

4.  弱透水層（隔水層）儲(chǔ)水率（Ss）分區(qū)圖和值；

5.  各層有效孔隙度（此項(xiàng)在MODPATH中應(yīng)用，MODFLOW模擬不使用）、總孔隙度（在MODFLOW模擬中不使用）；

6.  各類抽（滲）水試驗(yàn)資料和成果；

四、源匯項(xiàng)（地下水開發(fā)利用情況）和邊界條件

區(qū)內(nèi)潛水的主要補(bǔ)給方式為大氣降水入滲補(bǔ)給、灌溉入滲補(bǔ)給、渠系滲漏補(bǔ) 給、河流側(cè)滲補(bǔ)給和地下水徑流補(bǔ)給，主要排泄方式為人工開采、蒸散發(fā)、側(cè)向徑流、向河流排泄和越流補(bǔ)給承壓水。承壓水的補(bǔ)給來源有自北部區(qū)外的側(cè)向徑流流入和上部潛水的越流補(bǔ)給，排泄方式為徑流、人工開采和頂托補(bǔ)給潛水。各項(xiàng)均換算成相應(yīng)分區(qū)的開采強(qiáng)度，然后分配到相應(yīng)的單元格。

1.  大氣降水入滲補(bǔ)給量（模擬期逐月降水量、降水入滲系數(shù)及其分區(qū)）；

2. 灌溉水入滲補(bǔ)給（回歸）量（農(nóng)業(yè)灌溉分布圖，灌溉總用水量（包括地 表水）、灌溉入滲系數(shù)及其分區(qū)）；

3.  渠系滲漏補(bǔ)給量（渠系引水量和滲漏補(bǔ)給系數(shù)）；

4. 河水側(cè)滲補(bǔ)給量（河流的基本參數(shù)，如河流起點(diǎn)和終點(diǎn)的河水位、河床 底板標(biāo)高、河床厚度、河床滲透系數(shù)、河流寬度等）；

5.  人工回灌井分布位置、回灌層位和回灌量；

6.  潛水蒸發(fā)排泄量（逐月蒸發(fā)量，蒸發(fā)系數(shù)，潛水蒸發(fā)極限埋深分區(qū)圖）；

7. 人工開采量（水源地生產(chǎn)井、農(nóng)業(yè)開采井、其它集中開采井和大型自備井的分布位置、開采深度（層位）和開采量；

8.  不使用水源地和其他集中開采井水資源的城鎮(zhèn)居民的數(shù)量和用水量；

9.  工業(yè)及鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)用水量；

10.農(nóng)村人牲飲用水量；

11.模型邊界類型劃分及流入流出量。 在前處理中必須對(duì)各個(gè)補(bǔ)排項(xiàng)進(jìn)行累計(jì)，求出其代數(shù)和。

邊界條件

邊界條件：通常以具有水文地質(zhì)意義的界面作為模型的邊界，主要有：地貌 單元的分界線、地層界限、阻水?dāng)鄬?、與地下水有水力聯(lián)系的河流，邊界很遠(yuǎn)的 情況下可考慮通過邊界的靈敏度分析確定邊界位置。邊界條件類型有三類：一類邊界條件；二類邊界條件；三類（混合）邊界條件。

（1）潛水含水層的側(cè)向邊界概化

以常年有水的河流為界，概化為已知水頭的一類邊界；其它邊界上水位動(dòng)態(tài)觀測(cè)井較多，故概化為已知水位的一類邊界。

（2）承壓含水層的側(cè)向邊界概化 

計(jì)算區(qū)邊界上的水位動(dòng)態(tài)觀測(cè)孔較多，故將孔隙承壓含水層邊界概化為已知水頭的一類邊界。

（3）含水層垂向邊界概化 

潛水含水層的上部邊界為水量交換邊界，有降水入滲、河道滲漏、灌溉滲漏（井灌、渠灌）和潛水的蒸發(fā)及人工開采；下部邊界在單一含水層分布區(qū)，下面 直接與基巖接觸，為隔水邊界，如果為雙層含水層，下面有孔隙承壓水，則為越流邊界；

承壓含水層的上部邊界一般為弱透水層，承壓水可通過該層與上部潛水進(jìn)行 水量交換，為越流邊界，下部直接與相對(duì)隔水的基巖（泥巖、頁巖等）接觸，故為相對(duì)隔水邊界。

五、地下水流場和動(dòng)態(tài)

 1．初始流場和模擬期末流場； 地下水位統(tǒng)測(cè)數(shù)據(jù)，最好模擬期始、末各有一次統(tǒng)測(cè)數(shù)據(jù)，作為模型的初始流場和驗(yàn)證流場，要求：初始流場最好為枯水期末，統(tǒng)測(cè)數(shù)據(jù)要基本能繪制出主要含水層的流場等值線。

 2．長期觀測(cè)孔連續(xù)的水位觀測(cè)值，觀測(cè)點(diǎn)越多越好。地下水長期觀測(cè)數(shù)據(jù)：模擬期至少要每月一個(gè)觀測(cè)數(shù)據(jù)，要有代表性和典型性，反映區(qū)域和水源地地下水動(dòng)態(tài)變化特征。反復(fù)調(diào)整數(shù)值模型的滲透系數(shù)、貯水系數(shù)，以及邊界條件數(shù)值大小，使計(jì)算流場圖與實(shí)測(cè)流場圖最為逼近，形態(tài)、趨勢(shì)基本一致。

六、規(guī)劃資料

1．區(qū)域水資源供需方面的調(diào)研報(bào)告和成果；

 2．區(qū)域中長期供水規(guī)劃。